艙外航天服（上）

13.航天員太空行走為什么要穿艙外航天服？艙外航天服與艙內(nèi)航天服有何不同？

航天員在太空中行走，由于太空環(huán)境非常惡劣，不僅有高真空、缺氧、極度的溫度變化和可怕的宇宙輻射，而且還有太空垃圾、微隕石和微隕塵，所有這些都可能危及航天員的身體健康和生命安全。人們在地面上生活，由于有大氣層的保護作用，才能幸免遭到這些惡劣環(huán)境因素的危害。航天員離開地球，乘坐載人飛船或航天飛機進入太空，也不會遭到這些惡劣環(huán)境因素的危害。這是因為飛船、航天飛機和空間站內(nèi)有環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)，不僅提供了正常的大氣壓力、充足的氧氣、適當?shù)臏囟群蜐穸龋疫€能防止宇宙輻射、太空垃圾、微隕石和微隕塵的危害。但是航天員一旦離開飛船、航天飛機或空間站，走出加壓艙進入空曠的太空，靠什么來防護航天員？只有依靠艙外航天服。如果沒有艙外航天服的防護作用，進入太空的航天員可能一分鐘也活不成。

艙外航天服的作用就是維護航天員在太空行走時的生命安全。具體地說就是向航天員提供氧氣、保持大氣壓力、排除二氧化碳、維持舒適的溫度和防止宇宙輻射的危害。除此之外，航天服還保證航天員在太空能順利完成各種任務，因為穿上航天服航天員在太空行走時能看得清楚、能與地面控制中心或其他航天員進行通話聯(lián)系、在航天飛機或空間站周圍能隨意行走和活動?？傊教靻T在太空行走時，艙外航天服就相當于一艘貼身的小型飛船。

航天員在太空行走需要穿艙外航天服，航天員不出艙在加壓艙內(nèi)，有時也需要穿航天服，這種航天服稱為艙內(nèi)航天服，在美國則稱為防護救生服。因為這種服裝是在航天飛機發(fā)射和返回著陸時穿的。艙內(nèi)航天服主要功用是在座艙減壓和氧氣喪失時，能提供壓力和氧氣；跳傘落入冷水中能防寒；長期失重導致血液在下肢郁積時，能防止立位耐力下降；在飛行中或著陸后遇到空氣污染時，能防止吸入有毒氣體。這種服裝屬于部分加壓服，壓力由加壓氣囊提供，但不是對全身加壓，而只是對身體部分加壓。當飛船或航天飛機正常返回著陸時，由地面專門的技術人員幫助航天員脫掉艙內(nèi)航天服，離開飛船或航天飛機。但是在應急著陸的情況下，航天員必須穿著艙內(nèi)航天服爬下航天飛機并盡快步行到離航天飛機380米遠的地方。為了防止吸入有毒氣體，頭盔面窗還必須關閉。

14.早期的艙外航天服為什么使用臍帶式軟管？航天員太空行走時為什么背上都要背著一個大背包？

蘇聯(lián)航天員列昂諾夫和美國雙子星座航天員在出艙時穿的航天服都沒有背包，而是帶著一根很長的臍帶式軟管。這種臍帶式軟管的作用主要是向航天員提供氧氣，此外還提供電、通信聯(lián)絡和生物遙測信息。這種軟管還有一個重要作用就是作為安全帶，保證航天員不會飄離飛船、航天飛機或空間站。

美國雙子星座航天員出艙時，帶著一根長7.62米的臍帶式軟管，軟管里面有一根長8.22米的氧氣管，此外還有一根長7.22米的安全繩索。為什么在同一根管子里面氧氣管要比安全繩索長1.0米？因為安全繩索有兩個作用：其一是對航天員起安全防護作用，防止航天員飄離飛船；其二是保護氧氣軟管，防止軟管由于航天員用力過度被拉斷。這條安全繩索最大能承受45千克的拉力。

另外，阿波羅航天員在飛船指令艙和登月艙內(nèi)也是用臍帶式軟管，不用背包生命保障系統(tǒng)。這是因為指令艙沒有氣閘艙，當其他兩名航天員打開艙門出艙和轉移到登月艙時，留在指令艙內(nèi)的一名航天員也是處在宇宙真空之中，他必需靠臍帶式軟管提供氧氣，而航天員在登月艙內(nèi)時，兩名航天員也是靠臍帶式軟管提供氧氣。臍帶式軟管中有3條是氧氣管，其中2條每一根長1.8米，直徑0.03米，重2.4千克，用于將服裝與指令艙相連接；還有一條長3.0米，直徑0.03米，重3.7千克，這一條是用來將服裝與登月艙連接。通訊管線中有2條，每一根長1.85米，直徑0.01米，重1.13千克；還有2條每一根長3.0米，直徑0.01米，重1.58千克。

蘇聯(lián)是在列昂諾夫出艙以后，美國是從阿波羅飛行開始，航天員在太空行走時不再使用臍帶式軟管，而是使用便攜式生命保證系統(tǒng)。這種便攜式生命保證系統(tǒng)的外形就像一個大背包，航天員在太空行走時除了身穿艙外航天服以外，還要背上這種生保系統(tǒng)大背包。便攜式生命保證系統(tǒng)的主要作用是向航天員提供氧氣、控制服裝內(nèi)的壓力、溫度、濕度和防止太陽輻射和太空極度環(huán)境溫度對人體的傷害。

15.一套完整的艙外航天服由多少部件組成？有多重？有多大？艙外航天服的服裝有多少層？一套服裝有多貴？

不同型號的艙外航天服結構和組成不同。我們這里以美國航天飛機艙外航天服為例來說明服裝的結構和組成部分。航天飛機艙外航天服又稱為“艙外機動裝備”，主要組成部件有16項，包括主生命保障系統(tǒng)、第二氧氣瓶、顯示控制盒、生理測量系統(tǒng)、臍帶式軟管、服裝內(nèi)大氣污染控制盒、服裝的上身和下身、服裝上肢、手套、頭盔、尿收集袋、頭盔上的遮陽板、飲水袋、通訊裝置和氣閘艙內(nèi)服裝固定裝置等。這種艙外航天服全套重127千克，體積為0.125至0.153立方米，服裝內(nèi)為0.29個大氣壓。一套航天飛機艙外航天服價值1200萬美元。

一套完整的航天飛機艙外航天服由以下部件組成：

（1）服裝：由14層組成：最里層是用尼龍經(jīng)編織物制成的液冷通風服襯里；襯里外是液冷通風服；液冷通風服外是加壓氣密層，用涂氨基甲酸乙酯的尼龍制成；然后是限制層，限制加壓氣密層向外膨脹，用一種稱為“大可綸”的聚酯纖維制成；加壓氣密限制服的外面是防熱防微隕塵服，由8層組成，其中最里層是涂氯丁橡膠的防裂尼龍，其余7層是用涂鋁的聚酯薄膜制成；最外一層是外套，也起防熱防微隕塵作用，用正原纖維制成。

航天飛機航天服是按上半身、下半身和手臂分開裁剪縫制的。上半身還有一個硬質(zhì)玻璃纖維殼，是服裝的支架，可支持主生命保障系統(tǒng)、服裝的顯示與控制盒、手臂、頭盔、服裝飲水袋、太空行走電氣連接裝具以及腰部密封環(huán)。下半身包括褲子、靴和腰部連接環(huán)。下半身在腰部還裝有軸承，可保證身體的旋轉和活動。

（2）服裝上肢：包括肩關節(jié)、上臂及手肘關節(jié)的軸承，有連接圈與服裝上半身的玻璃纖維硬殼相連，航天員可多軸轉動手臂。手臂有不同尺寸，因此能適合不同身材的航天員穿用。

（3）手套：有腕關節(jié)的軸承，由連接圈與服裝手臂相連，使轉動更方便。 手套的手指由橡膠材料制成，便于航天員抓拿物品。手套內(nèi)襯用化學纖維制成，可使航天員穿戴舒適。

（4）頭盔：是由透明防撞的工程塑料制成，由連接圈與服裝上半身相連，但并不會隨航天員頭部而轉動。氧氣先由航天員的后腦勺通過，再經(jīng)過頭頂，最后到達航天員面前。當需要使用緊急供氧時，頭盔的一個凈化閥門會打開，除去頭盔內(nèi)的二氧化碳。航天員在出艙前，頭盔面窗的內(nèi)部要噴上防霧劑。

（5）頭盔面窗組件：連接頭盔，并由以下物品組成：金屬護目鏡、透明防撞罩以及用來阻擋陽光的遮陽板。

（6）主生保系統(tǒng)：位于服裝背包內(nèi)，包括主氧氣瓶（容納0.54千克氧氣、以518大氣壓力儲存）、二氧化碳過濾器、冷卻水（4.6千克）、無線電裝置、電池、風扇和警報裝置。氧氣經(jīng)航天員的后腦勺流進服裝內(nèi)、再從腿部及手肘的位置流出。在主生保系統(tǒng)中，空氣先經(jīng)活性炭盒除去部分臭氣，再進入過濾二氧化碳的裝置。隨后空氣經(jīng)過一個風扇，通過一個純化器除去水蒸氣?？諝獾臍鉁鼐S持在攝氏12.8度。該系統(tǒng)可提供長達7小時的氧氣供應及二氧化碳的清除。

（7）第二氧氣瓶：為應急供氧裝置，由兩個氧氣瓶組成（裝有1.2千克、壓力為408大氣壓力的氧氣）。當服裝內(nèi)的氧氣壓力低于0.23大氣壓力時，該裝置便會自動地啟用。這些氧氣可供呼吸30分鐘，以保障航天員返回氣閘艙。

（8）顯示及控制組件：安裝在服裝的胸前，組件包括開關、計量器、閥門和液晶顯示器。這套組件一般情況下航天員能看到，如果不能看到，則需要借助于鑲嵌在衣服手臂上的一面小鏡子。

（9）臍帶式軟管：軟管內(nèi)有水管、電線和氧氣管，可向航天員提供水、電力及氧氣。臍帶式軟管只在氣閘艙內(nèi)使用，目的是節(jié)約服裝生保系統(tǒng)的資源，航天員完全離開氣閘艙后即被斷開。

（10）氣閘艙掛衣架：是一個被鑲嵌在氣閘艙壁上的框架，當航天員穿艙外航天服時，先將航天服固定在衣架上，然后從下往上鉆進去。

（11）頭盔照明和攝像組件：由四個照明燈和一臺攝像機組成，用以幫助航天員及地面控制中心人員在黑暗中看清物體。

（12）裝在服裝袖套上的小鏡子和小手冊：幫助航天員察看數(shù)據(jù)和提示航天員工作程序。

（13）通訊與生理測量裝置：提供通訊及生物遙測的連接，生物遙測用于監(jiān)測航天員在太空行走過程中的生理狀況，如呼吸、心率和體溫。

（14）頭盔通訊帽組件：直接戴在航天員的頭上，外面再戴頭盔，此組件包括供通訊用的麥克風和耳機等。

（15）尿收集裝置：收集航天員尿的裝置。

（16）飲水袋：提供飲用水給正在太空行走的航天員。

16.穿著艙外航天服的航天員如何飲水和進食？

航天服內(nèi)裝有飲水袋，專供太空行走的航天員飲用。飲水袋由聚胺脂橡膠制成，袋子上裝有進水閥、飲水閥和飲水管，用尼龍搭鏈將飲水袋貼附在服裝上身的里面。飲水管穿過服裝頸部進入頭盔，直到航天員嘴巴的右下角。飲水管頂端裝有一個飲水閥，航天員只要用嘴一吸閥門，水就流進嘴中。飲水袋內(nèi)可裝1.9千克的飲用水。另外，在飲水管的旁邊還有一個放置食物棒的長孔，航天員需要進食時，只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒狀食品。